Pirms desmit gadiem Latvijas būvmateriālu tirgū parādījās jaunās paaudzes gāzbetons ar tilpummasu 400 kg/m³ un precīziem ģeometriskiem izmēriem (atkāpes ± 1÷2 mm). Salīdzinājumam atzīmēsim, ka viendabīgajam kokam, piemēram, eglei un priedei tilpummasa  ir 500-550 kg/m³.

Šodien tādas firmas kā AEROC un Xella (Ytong) ir tālāk pilnveidojošas tehnoloģiju izgatavo ārsienu gāzbetona blokus ar tilpummasu 300 kg/m³, kuriem siltumvadītspēja ir divas reizes mazāka par viendabīgā koka siltumvadītspēju.  Tas izskaidrojams ar to, ka gāzbetons ar tilpummasu 300÷400 kg/m³ satur līdz 85% slēgtu gaisa poru. Gaiss, kā zināms, ir vislabākais siltuma izolators, ja tas atrodas slēgtās porās nekustīgā stāvoklī.

Pateicoties gāzbetona augstai siltumizolējošai spējai, Latvijas būvnormatīvā LBN 002-01 noteiktās siltuma caurlaidības koeficienta U_RN (W/m²K) vērtības var nodrošināt vienslāņa homogēnās ārsienas bez papildus siltinājuma. Pie kam ārsienas biezums atkarībā no izvēlētās tilpummasas nepārsniedz 300÷400 mm. Tas ne tikai samazina ārsienu izmaksas, bet arī ievērojami vienkāršo konstruktīvo mezglu risinājumus ēkas jumta, pārseguma un pamatu līmenī kā arī ēkas stūros.

Dažkārt, sevišķi no gāzbetona konkurentu puses, nākas dzirdēt šādus iebildumus.

Pirmkārt, gāzbetona lieliskās siltumizolējošās spējas ir spēkā tikai sausam materiālam.  Reālās konstrukcijas vienmēr satur mitrumu, kas ievērojami samazina gāzbetona siltumizolējošās spējas.

Otrkārt, ziemas periodā vienslāņa konstrukcijās veidojas t.s. „rasas punkts", uzkrājas kondensāts, kurš samazina ārsienas siltumizolējošās spējas. Vasaras periodā, kondensātam izžūstot, var rasties pelējumi un citi bojājumi uz iekšējās virsmas apdares.

Publikācijās, piemēram, www.aeroc.lv, www.ytong-silka.de, uz šiem jautājumiem ir doti paskaidrojumi, kuri pamatojas uz eksperimentāliem datiem.

Ņemot vērā projektētāju un klientu ieinteresētību un problēmas aktualitāti, šajā rakstā sīkāk pieskarsimies augstāk minētajiem jautājumiem.

Gāzbetona ārsienu žūšana

Gāzbetona sienu bloki, līdzīgi kā sienas no keramzītbetona vai betona blokiem, satur tehnoloģisko mitrumu. Celtniecības gaitā mitrums blokos var palielināties vēl vairāk atmosfēras nokrišņu ietekmē un ūdens ietekmē, kas ir līmē, javā un apdares materiālos, tādējādi sasniedzot līdz 40% no svara.

Mitras sienas siltuma izolācijas spējas ir zemākas nekā sausai sienai. Tāpēc ir svarīgi zināt, cik ātri žūst ārējā siena un par cik pirmajā apkures sezonā siltuma zudumi ir lielāki, nekā pēc tās izžūšanas.

Tallinas Tehniskajā augstskolā veikto mērījumu rezultāti rāda, ka vienslāņa ārējā siena no AEROC blokiem EcoTerm 375 ar tilpummasu 375 kg/m³, un ārējo apdari ar 5 mm biezu Maxit Serpo sastāvu (ūdens tvaika pretestības faktors μ=21,0), līdzsvara mitrumu 5% sasniedz jau pēc otrās apkures sezonas (att. 1).

Att 1. Gāzbetona ārsienu žūšana

Salīdzinājumam: gāzbetona siena bez apdares līdzsvara mitrumu 4% sasniedz jau pēc pirmās apkures sezonas /5/.

Kā redzams att. 1, sākumā ārsiena žūst ātri un uz apkures sezonas sākumu tās mitrums jau sasniedz 10-15%. Tādam mitrumam nav lielas ietekmes uz mājokļa siltuma zudumiem. Tādēļ daudzi klienti, kas uzcēluši mājas no gāzbetona, ir patīkami pārsteigti par to, ka jau pirmajā apkures sezonā mājoklis ir ļoti silts.

Gāzbetona ārsienas nežūst ilgāk kā sienas no citiem materiāliem (keramzītbetons + siltinājums, koks, keramika u.c.) un, atkarībā no izvēlētā ārējās apdares materiāla ūdens tvaika pretestības faktora μ vērtības, līdzsvara mitrums 4-5% tiek sasniegts jau pēc pirmā vai otrā apkures perioda.

Sorbcijas mitrums

Ir firmas, kas savos reklāmas materiālos vai publikācijās uzrāda dažādu materiālu sorbcijas mitruma līkņu salīdzinājumu (att. 2), nesniedzot papildus komentārus. Tas var novest pie nepareiziem secinājumiem, ka gāzbetonam ir augsts ekspluatācijas, t.i., līdzsvara mitrums.

Att 2. Sorbcijas mitrums

Sorbcijas mitrums ir mitruma daudzums, kuru materiāls uzņem (absorbē) no mitruma gaisā. Laboratorijas apstākļos tas tiek mērīts stacionārā relatīvā gaisa mitruma režīmā.

Parasti relatīvais mitrums dzīvojamās telpās, atkarībā no gadalaika, sastāda 25-50%, bet pirtīs un vannas istabās - līdz 97%.

Kā redzams 2.attēlā, ja relatīvais mitrums ir līdz 50%, tad sorbcijas mitruma starpība starp gāzbetonu, keramzītbetonu un keramisko ķieģeli vai keramiskajiem blokiem sastāda tikai 2-3%, kas praktiski neietekmē sienu konstrukciju siltuma izolācijas spējas.

Tanī gadījumā, ja gāzbetons tiek izmantots mitrās telpās ar relatīvo mitrumu līdz 97% (dušas telpa, pirts, dažas ražošanas telpas), sienu iekšējā virsma ir jāapstrādā ar no mitruma aizsargājošu materiālu.

Ārējās sienas žūšanas process noris kā apkures periodā, tā arī vasarā. Tomēr mitruma kustības virziens ziemā un vasarā ir atšķirīgs. Ziemā mitrums virzās no telpas iekšpuses uz āru, bet vasarā otrādi. Ārējās sienas žūšana ir ūdens un gaisa molekulu kustība. Saskaņā ar fizikas likumiem, molekulu kustība notiek virzienā no to lielākās koncentrācijas uz mazāko.  Tāpēc ir dažādi ārsienas žūšanas virzieni ziemā un vasarā. Praktiski tas nozīmē, ka līdzsvara mitrums sienā tiek sasniegts, kad tās sākotnējais mitrums samazinās līdz sorbcijas mitruma lielumam pie attiecīgā gaisa relatīvā mitruma telpā (skat. 1., 2. un 3. attēlu).

Att 3. Temp. un mitruma sadalijums

Kā redzams 1., 2. un 3. attēlā, tad gāzbetona ārējām sienām dzīvojamās ēkās šis lielums ir 4-5% robežās.

Kondensāta veidošanās iespēja ārējās vienslāņa sienās

Dažkārt publikācijās un reklāmas materiālos sastopams kļūdains viedoklis par mitruma režīmu vienslāņa konstrukcijas sienās, tai skaitā arī gāzbetona sienās ziemas apstākļos. Par iemeslu tiek minēta kondensāta vai tā sauktā „rasas punkta" rašanās iespēja.

Kā zināms, aukstā laikā temperatūras nulles punkts atrodas sienas iekšienē, t.i., sienas ārējā daļa atrodas mīnusa temperatūras zonā. No tā tiek secināts, ka ūdens tvaiks, kas atrodas sienas materiāla porās, ārsienas mīnus temperatūras zonā kondensējas un sasalst.

Tas, ka daļa sienas atrodas mīnus temperatūras zonā, vēl nenozīmē, ka šajā sienas daļā veidojas kondensāts. Atbilstoši fizikas likumiem ūdens tvaiks kondensējas tad, ja pie dotās temperatūras tiek pārsniegts noteikts mitruma saturs, t.i., piesātinātā ūdens tvaika daudzums gaisā (g/m³) (att. 4). Jo augstāka gaisa temperatūra, jo lielāks tajā ūdens tvaika saturs, pie kura rodas kondensāts.

Att 4. Temp. un mitruma sadalijums

Pazeminoties temperatūrai ūdens tvaika daudzums gaisā, pie kuru rodas kondensāts, samazinās. Arī pie mīnus grādu temperatūras kondensāts neveidojas gadījumā, ja faktiskais ūdens tvaika daudzums materiāla porās nav lielāks kā piesātinātā ūdens tvaika daudzums gaisā (g/m³).

Kā redzams 4. attēlā, ūdens tvaiks nekondensējas arī pie mīnus grādu temperatūras tik ilgi, kamēr ūdens tvaika daudzums gaisā nepārsniegs 4. attēlā pievesto lielumu.

Faktisko ūdens tvaika daudzumu un piesātināta ūdens tvaika saturu sienas materiāla porās var aprēķināt, zinot materiāla un atsevišķu slāņu raksturojumu, kā arī sienas iekšējos un ārējos ekspluatācijas apstākļus. Ir dažādas aprēķina metodes, tai skaitā LVS-EN ISO 13788:2001 standartā pievestā metodika. Šis standarts izmantots aprēķina datorprogrammā DOF Therm 2.2, ar kuru mēs analizējām gāzbetona 375 mm biezas sienas materiālu mitruma režīmu ziemas periodā.

Aprēķini rāda (5. attēls), ka mitruma kondensēšanas bīstamība sienā nav tik ilgi, kamēr faktiskais ūdens tvaika saturs ārsienā ir mazāks par piesātinātā ūdens tvaika saturu ārsienā. Tādēļ gāzbetona 375 mm bieza siena ar ārējo apdari, kurai μ≤15, nav pakļauta kondensāta rašanās iespējai pat ļoti aukstos laika apstākļos ar āra aprēķina temperatūru zemāku par -20⁰C.

Šeit sevišķi jāpievērš uzmanība apmetuma biezumam un ūdens tvaika caurlaidībai. Mīnētajā piemērā tika izmantots Sakret MRP 5 mm Biezs polimēr-minerālu apmetums, kura ūdens tvaika pretestības faktors μ saskaņā ar Tallinas Tehniskās universitātes veiktajiem pētījumiem ir μ=11,8. Ārējās apdares izmantošana ar daudz zemākiem ūdens tvaika caurlaidības rādītājiem var novest pie mitruma kondensācijas uz kontaktvirsmas starp ārējo apdari un gāzbetonu.  Sakarā ar to gāzbetona bloku ārējai apdarei jāizmanto dekoratīvo apmetumu, kura ūdens tvaika pretestība faktors μ≤15. Tas atbilst arī standarta LVS-EN 998-11:2003 pievestām prasībām siltināšanas un remonta javu maisījumiem.

Pretējā gadījumā aukstās ziemās ir iespējama kondensāta un ledus veidošanās sienā starp ārējo apmetumu un gāzbetona blokiem. Tas, savukārt, var izraisīt plaisu veidošanos vai arī citus fasādes bojājumus.

Vai papildus siltinājums novērš kondensāta veidošanos?

Līdz šim diezgan izplatīts ārsienu konstrukcijas variants ir sienas no 200 mm bieziem keramzītbetona vai gāzbetona blokiem ar 100 mm biezu papildus siltinājumu no putu polistirola vai minerālvates. Šāda ārsiena atbilstoši būvnormatīvam LBN 002-01 nodrošina maksimāli pieļaujamo siltuma caurlaidības koeficienta U_RN≤0.30 W/m²K vērtību.

Augstāk pieminētās ārsienas visbiežāk izplatītas vairākstāvu dzīvojamās ēkās. Ārsiena ar kopējo biezumu 300 mm, salīdzinot ar vienslāņa gāzbetona ārsienu, kuras biezums ir 375 mm vai 400 mm, dod iespēju palielināt pārdodamo dzīvojamo platību un tādējādi iegūt papildus peļņu.

Kas attiecas uz siltumizolācijas materiāla izvēli, tad lielāko tiesu gadījumos vienīgais kritērijs ir materiāla izmaksa. Tāpēc priekšroka tiek atdota putu polistirolam. Diemžēl netiek ņemta vērā būvnormatīva LBN 002-01 p. 25 prasība:

„Ja būvelements sastāv no dažādiem slāņiem, tā siltajā pusē esošo slāņu kopējais ūdens tvaika pretestības gaisa difūzijas ekvivalents S_d ir vismaz piecas reizes lielāks par aukstajai pusei pieguļošo slāņu kopējo ūdens tvaika pretestības gaisa difūzijas ekvivalentu S_d."

Augstāk minētai ārsienai ar putu polistirola siltinājumu šis rādītājs ir nevis 5, bet 0,21, t.i., pilnīgi neapmierina LBN 002-01 prasību. Ja siltinājums ir no minerālvates, tad augstāk minētais rādītājs ir 6,15, kas apmierina būvnormatīva LBN 002-01 p.25 prasību.

Pievestajos datos starpība izskaidrojama ar to, ka putu polistirolam (EPS) ūdens tvaika pretestības faktors μ=60, bet minerālvatei 60 reizes mazāks, t.i., μ=1 /1/.

Atkāpes no būvnormatīva LBN 002-01 25. punktā noteiktām prasībām ir pieļaujamas, ja tās pamatotas ar aprēķinu, kas apliecina, ka kondensāta uzkrāšanās bilance gada laikā nav pozitīva un nekaitē konstrukcijai.

Būvnormatīvā LBN 002-01 nav dota kondensāta aprēķina metode. Eksistē vairākas aprēķinu metodes, t.sk. arī metode, kura pievesta Rīgas Tehniskās universitātes izstrādātajos metodiskajos noteikumos /7/.

Jebkurai aprēķina metodei svarīga ir izejas datu izvēle. Šajā ziņā diskutējams ir jautājums par ārējās temperatūras izvēli ziemas periodā, kad ārsienas konstrukcijā var uzkrāties kondensāts.

Būvnormatīva LBN 002-01 punkts 31 iesaka aprēķinus veikt ņemot vērā ziemas perioda temperatūru gada laikā. Rīgā saskaņā ar būvnormatīvu LBN 003-01 vidējā gaisa temperatūra ziemā ir no -0,6⁰C līdz -4,7⁰C. Taču daži speciālisti uzskata, ka mūsu klimatiskajos apstākļos pareizāk būtu pieņemt aprēķinos -10⁰C vai -15⁰C.

Mēs savos aprēķinos izmantojām datorprogrammu DOF Therm 2.2 pieņemot ārējo gaisa temperatūru -21⁰C, kas saskaņā ar LBN 003-01 atbilst visaukstāko piecu dienu vidējai gaisa temperatūrai Rīgā. Ja pie šādiem izejas datiem kondensāts sienās neveidojas, tad ir garantija, ka sienai žūstot pelējumi vai citi defekti uz iekšējām ārsienas virsmām neveidosies.

Atgriezīsimies pie jautājuma, vai papildus siltinājums novērš kondensāta rašanos. Sakarā ar to uzrādīsim eksperimentālos datus, kuri veikti Tallinas Tehniskajā augstskolā /6/.

Attēlā ir parādīta keramzītbetona sienu konstrukcija ar putu polistirola un minerālvates siltinājumu. Ārējā gaisa temperatūra eksperimenta laikā sasniedza -23⁰C. Kā redzams att.6, temperatūras nulles punkts atrodas siltumizolācijas slānī. Pēc eksperimenta, demontējot sienu, izrādījās, ka abos gadījumos sienā bija radies kondensāts. Variantā ar putu polistirola siltinājumu tika konstatēts ūdens uz kontakta virsmas starp keramzītbetona blokiem un putu polistirolu. Variantā ar minerālvates siltinājumu tika konstatēts ledus tajā siltumizolācijas daļā, kura atradās mīnus temperatūras zonā.

Augstāk minētā eksperimenta rezultāti dod atbildi uz to, kāpēc daudzās ēkās uz ārsienu iekšējās virsmas rodas pelējums un citi defekti. Vasarā uz sienas ārpusi mitrums nevar migrēt ja ūdens tvaika pretestības faktors μ siltumizolācijai vai ārējās apdares slānim izvēlēts nepareizi.

Iekštelpu ventilācija ne vienmēr dod vēlamu efektu.

Eksperimentālie rezultāti dod iespēju izdarīt vēl vienu secinājumu. Ja siltumizolācijai tiek izmantota minerālvate, tad, pareizi izvēloties ūdens tvaika pretestības faktoru ārējās apdares slānim (μ≤15), kondensāts ārsienā neradīsies. Taču ja siltinājums ir no putupolistirola, tas nedod efektu, jo mitrums sakrājas nevis aiz ārējās apdares slāņa, bet starp putu polistirolu un ārsienu blokiem.

Ja dotajā eksperimentā keramzītbloku vietā būtu gāzbetona bloki, tad rezultāts būtu tāds pats, jo μ vērtības keramzītbetonam un gāzbetonam praktiski neatšķiras.

Jāatzīmē, ka, pārbaudot attēlā 6 pievestām ārsienu konstrukcijām kondensāta rašanās iespēju ar datorprogrammu DOF Therm 2.2 palīdzību, ieguvām aprēķinu rezultātus, kas pilnīgi saskanēja ar eksperimenta rezultātiem. Kā redzam, gan vienkāršotā aprēķina metode, kura pievesta būvnormatīvā LBN 002-01 p.25, gan aprēķini ar datorprogrammas DOF Therm 2.2 palīdzību parādīja, ka putupolistirols nav piemērots siltumizolācijas materiāls keramzītbetona vai gāzbetona ārsienās.

Aprēķina siltumvadītspēja λU (W/mK)

Viens no visbiežāk projektētāju uzdotajiem jautājumiem ir gāzbetona aprēķina siltumvadītspēja. Latvijas būvnormatīvs uz šo jautājumu nedod tiešu atbildi. Tā, piemēram, būvnormatīvā LBN 002-01 aprēķina siltumvadītspējas λ_d noteikšanai tiek rekomendēta metodika, kura pārņemta no siltumizolācijas materiāliem, piemēram minerālvates. Tāpēc būvnormatīvā figurē tādi jēdzieni kā „siltumvadītspējas klase", „korekcijas faktors novērtētajai standartnovirzei" un „novecošanās faktors". Šo jēdzienu nav harmonizētajā standartā LVS-EN 1745:2002 saskaņā ar kuru visiem būvmateriālu bloku, t.sk. gāzbetona ražotājiem jādeklarē sausa materiāla siltumvadītspēja λ_10dry (W/mK).

Būvnormatīvā LBN 002-01 p. 36 ir pievestā formula, ar kuru nosaka korekcijas faktoru pārejai uz dažāda mitruma vidēm. Taču būvnormatīva pielikuma 6.tabulā gāzbetonam nav doti aprēķinam nepieciešamie konversijas koeficienti f_U un U_23,50.

Pielikuma 7. tabulā nav uzrādīta gāzbetona siltumvadītspēja λ, īpatnējā siltumietilpība J un ūdens tvaika pretestības faktors μ.

2006. gadā, komisijā, kura izstrādāja grozījumus būvnormatīvam LBN 002-01 tika apspriesta nepieciešamība papildināt būvnormatīvu. Rezultātā tika precizēts p.44 formulējums saskaņā ar kuru „... biežāk lietojamo siltumizolācijas materiālu labojuma koeficientu Δλ_W pieņem saskaņā ar būvnormatīva pielikumu 2.tabulu, ja harmonizētā būvizstrādājumu standartā nav noteikts citādi."

Praktiski tas nozīmē to, ka par cik gāzbetona izstrādājumi tiek sertificēti saskaņā ar harmonizēto Eiropas standartu LVS-EN 1745:2002 un marķēti ar CE zīmi, tad siltumvadītspējas vērtība sausam materiālam λ_10dry un labojuma koeficients F_m, kurš ņem vērā materiāla mitruma ietekmi, jāpieņem saskaņā ar harmonizētā Eiropas standarta prasībām.

Katram bloku ražotājam ir CE zīmes marķējumā obligāti jādeklarē sausa materiāla siltumvadītspējas vērtība λ_10dry. Aprēķina siltumvadītspējas vērtības λ_U vai λ_design ražotājam jādeklarē izstrādājumu pielietošanas instrukcijās, ņemot vērā labojuma koeficientus kā mitruma, tā arī mūrjavas šuvju ietekmi.

Diemžēl ne visi bloku ražotāji uzrāda aprēķina siltumvadītspējas vērtības λ_U vai λ_design.

Ja projektētāja rīcībā nav Eiropas standarta LVS-EN 1745:2002, tad gāzbetona mūrim ar līmjavas šuvēm labojuma koeficientu Δλ_W var pieņemt saskaņā ar būvnormatīva LBN 002-01 pielikuma 2.tabulu. Piemēram, gāzbetonam ar tilpummasu 300 kg/m³

λ_10dry = 0.072 W/mK, Δλ_W = 0.015 W/mK,

λ_U = 0.072 + 0.015 = 0.087 W/mK,

Kur λ_U - aprēķina siltumvadītspēja

Λ_10dry - sausa materiāla siltumvadītspēja, kuru deklarē bloku ražotājs

Δλ_W - labojuma koeficients saskaņā ar LBN 002-01 2.tabulu.

Ja līmjavas vietā tiek lietota mūrjava, tad bloku ražotājam jāuzrāda arī labojuma koeficients, kas ņem vērā mūrjavas šuvju ietekmi.

 

Slēdziens

1. Gāzbetona ārsienas nežūst ilgāk par sienām no citiem materiāliem (keramzītbetons + siltinājums, koks, keramika) un atkarībā no ārējās apdares materiāla ūdens tvaika pretestības faktora μ vērtības līdzsvara mitrums 4-5% tiek sasniegts jau pēc pirmā vai otrā apkures perioda.

2. Ja vienslāņa gāzbetona ārsienās ārējam apdares slānim μ≤15 un biezums 5-6 mm, kondensāts ziemas periodā sienās nerodas.

3. Gāzbetons saglabā augstus siltumpretestības rādītājus kā žūšanas procesa laikā tā arī sasniedzot līdzsvara mitrumu.

 

Avoti

1. LBN 002-01 „Ēku norobežojošo konstrukciju siltumtehnika"

2. LBN 003-01 „Būvklimatoloģija"

3. www.aeroc.lv

4. www.ytong-silka.de

5. M. Homann „Porenbeton Handbuch" 2008, Gütersloh

6. E. Jõgioja, R. Reinpuu, J. Mironova Tallinna Tehnikakorgkooli toimetised nr. 8, 2005

7. A. Borodiņecs, A. Krēsliņš „RTU rekomendācijas būvnormatīva LBN 002-01 pielietošanai ēku projektēšanā un būvniecībā" Rīga, 2007

 

Jāzeps Paplavskis

Dr. Sc. Ing.